物理科技生物学-PHYICA

创新的纺织品透气产品,在出汗时释放热量

化学 2022-09-09 00:02:16

杜克大学 由尼龙/银混合材料制成的原型贴片,透气孔会随着人的出汗而打开,一旦干燥就会再次关闭

不需要能量,通风口打开是因为潮湿的尼龙必须膨胀,但是银只能自己卷曲

学分:杜克大学徐宝春 杜克大学的材料科学家已经开发出一种轻质材料,这种材料可以在干燥时捕获热能,但当一个人开始出汗时,它会打开一系列微小的通风口,让热量逸出

一旦干燥,通风口再次关闭以保持热量

用物理方法而不是电子方法打开通风口,这种材料有潜力作为各种类型衣服的补丁,帮助穿着者在各种情况下保持舒适

12月15日的《科学进展》杂志在线描述了这种方法

杜克大学机械工程和材料科学助理教授徐宝春说:“在较冷的天气里滑雪或徒步旅行的人通常会穿上几层衣服,这样他们就可以在身体变热时调整衣服吸收的热量。”

“但是,通过有策略地放置一块当人出汗时可以释放热量的材料,人们可以想象制作一种一体式的适合所有人的纺织品

" 当徐第一次尝试制造这种两用材料时,他转向了尼龙

它便宜、轻便、柔软,徐知道如果切成片状,当一侧暴露在湿气中时,尼龙会卷曲一点

然而,尼龙并不以制作特别保暖的衣服而闻名,所以徐在上面加了一层隔热银

他预计银的重量会使尼龙护翼陷入困境,于是试图使这层尽可能薄

但令他惊讶的是,银的加入实际上使襟翼更向后卷曲

在对不同厚度的银进行实验后,徐发现了一个大约50纳米的金发点——比一张纸薄2000倍

再薄一点,现象就不会那么强烈了

再厚一点,银的重量就会干扰通风口的打开

徐对他的实验台上到底发生了什么感到困惑,于是他转向莎伦·C·凯特·布林森

哈罗德·L

尤赫,三世杰出教授和唐纳德·M

杜克大学机械工程和材料科学教授

和她的研究生马博兰一起工作,布林森能够提供一个解释

尼龙/银材料制成的单条会因潮湿而卷曲

如果小型化并放置在大面积上,研究人员希望制造一种贴片,当通风口关闭时,可以使人保持温暖,但是通风口会因出汗而发热

学分:杜克大学徐宝春 布林森说:“这很令人惊讶,也违反直觉,但在聚合物上面添加一些重的东西,实际上会让它弯曲和张开得更多。”

“归根结底是银在缩水,尼龙在膨胀

" 布林森和马解释说,当尼龙的底层变湿时,它想膨胀,就像一张纸从它的侧面被拉出来一样

但是因为它附着在顶部的银上,所以它不能向这些方向伸展

剩下最简单的选择是让两层材料卷曲起来,让尼龙膨胀,同时迫使银收缩

在实验中,研究人员制作了一个约人手大小的贴片,其皮瓣长几毫米,约指甲大小

与以聚酯和氨纶混合物为代表的普通传统纺织品相比,当襟翼关闭时,这种材料干燥时会变暖16%,当襟翼打开时,这种材料潮湿时会变冷14%

综上所述,尼龙-银混合材料可以将热舒适区扩大30%

根据许的说法,这种方法比现有的通过保暖衣物散热的方法更有优势,比如在腋下放置拉链

“我们希望身体出汗的部分得到发泄,这不一定是腋下,”徐先生说

“我们的胸部和背部需要更多的通风,但拉开这些区域的拉链的努力,即使有拉链,也几乎等同于简单地脱掉衣服

" 展望未来,徐正在努力使通风口尽可能小,同时保持其有效性

他还在探索使用顶层纳米复合材料层,该层可以使材料呈现任何颜色,而不会改变其热属性

徐说:“我预计,如果我们能找到合适的激光切割方法来制作非常小的皮瓣,并将补丁贴在衣服上,我们就能创造出这种效果,而不会看起来像穿了戏服。”

“如果有足够的工作,这种材料看起来会和我们今天穿的非常相似

"

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